uabooks.top

Материал параграфа поможет вам:

• выяснить, что такое схема химической реакции;
• понять суть закона сохранения массы веществ при химической реакции;
• научиться превращать схемы реакций в химические уравнения.

Схема химической реакции. Существует несколько способов записи химических реакций. С одним из них вы ознакомились в § 17. Приводим еще один пример:

Такая запись дает мало информации; в частности, она не указывает на химический состав реагентов и продуктов. Этого недостатка лишена другая запись, которую называют схемой реакции. В ней вместо названий веществ приведены их химические формулы¹:

¹ Для серы здесь и далее будем использовать формулу S, а не S₈, которую в действительности имеет молекула этого вещества.

В схемах реакций над стрелками часто указывают условия, в которых происходят превращения: нагревание

повышенное давление

освещение

наличие дополнительных

веществ

Если продуктом реакции является газ, то после его формулы записывают стрелку, направленную вверх

а если обра

зуется осадок, — стрелку, направленную вниз

В случаях, когда и продукт, и реагент — газы или нерастворимые вещества, вертикальных стрелок не ставят. Иногда под формулами реагентов и продуктов указывают их названия.

Пример схемы реакции с дополнительными обозначениями и названиями веществ:

Назовите химические элементы, которыми образованы исходное вещество и продукты этой реакции.

Михаил Васильевич Ломоносов (1711—1765)

Выдающийся русский ученый, первый русский академик Петербургской академии наук. Разработал одну из теорий строения веществ (40-е годы XVIII в.). Открыл закон сохранения массы веществ при химических реакциях и закон сохранения количества движения (1748—1760). Изучал химические свойства металлов, анализировал состав минералов, разработал способы изготовления минеральных красок, цветного стекла. Внес существенный вклад в развитие «химического языка». Автор книг по истории России, поэт, художник, геолог, географ, инженер, педагог. Один из основателей первого в России Московского университета.

Схема реакции дает возможность сделать важный вывод: все химические элементы во время реакции сохраняются.

Закон сохранения массы веществ при химической реакции. Общеизвестно, что после сгорания бумаги остается пепел, масса которого намного меньше массы бумаги. Если же сильно нагревать (прокаливать) медную пластину на воздухе, то обнаружим противоположное — масса пластины увеличится (металл покроется черным налетом).

Осуществим оба химических превращения в закрытых сосудах. Результаты опытов будут другими. Взвесив закрытые сосуды с веществами до и после каждого эксперимента, обнаружим, что суммарная масса веществ в результате реакций не изменяется. Соответствующую гипотезу выдвинул в 1748 г. русский ученый М. В. Ломоносов, а в 1756 г. подтвердил ее, выполнив ряд химических экспериментов. Не зная об открытии Ломоносова, к аналогичному выводу пришел в 1789 г. французский ученый А. Л. Лавуазье.

Антуан Лоран Лавуазье (1743—1794)

Выдающийся французский химик, один из основателей научной химии. Академик Парижской академии наук. Ввел в химию количественные (точные) методы исследования. Экспериментально определил состав воздуха и доказал, что горение — это реакция вещества с кислородом, а вода — соединение Гидрогена с Оксигеном (1774—1777). Составил первую таблицу простых веществ (1789), предложив фактически классификацию химических элементов. Независимо от М. В. Ломоносова открыл закон сохранения массы веществ при химической реакции.

Ломоносов и Лавуазье открыли закон сохранения массы веществ при химической реакции. Его формулируют так:

масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе веществ, образовавшихся в результате реакции.

Объясним, почему массы пепла и прокаленной меди отличаются от масс бумаги и меди до ее нагревания.

Рис. 51.

Реакции веществ бумаги (а) и меди (б) с кислородом

В процессе горения веществ — компонентов бумаги — участвует кислород, имеющийся в воздухе (рис. 51, а). Во время реакции, кроме твердых веществ, входящих в состав пепла,

образуются углекислый газ и вода (в виде пара). Эти два вещества поступают в воздух и рассеиваются. Поскольку их суммарная масса превышает массу кислорода, то масса пепла всегда будет меньше массы бумаги.

При нагревании меди кислород воздуха «соединяется» с ней (рис. 51, б). Металл постепенно превращается в вещество черного цвета (его химическая формула — CuO, а название — купрум(П) оксид). Поэтому масса продукта реакции оказывается больше массы меди.

Прокомментируйте опыт, изображенный на рисунке 52, и сделайте вывод.

Химическое уравнение. Общая масса веществ при химическом превращении не изменяется, поскольку атомы химических элементов во время реакции не возникают и не исчезают. Другими словами, количество атомов каждого элемента до реакции равно количеству его атомов после реакции. На это указывают схемы реакций, приведенные в начале параграфа. Заменим в них стрелки между левыми и правыми частями на знаки равенства:

Такие записи называют химическими уравнениями.

Рис. 52.

Опыт, подтверждающий закон

Ломоносова — Лавуазье: а — начало опыта;

б — окончание опыта

Химическое уравнение — это запись химической реакции с помощью формул реагентов и продуктов, которая соответствует закону сохранения массы веществ.

Схемы многих реакций не согласуются с законом Ломоносова — Лавуазье. Например, схема реакции образования воды из водорода и кислорода:

В обеих частях схемы имеются одинаковые количества атомов Гидрогена, но разные количества атомов Оксигена.

Преобразуем схему в химическое уравнение. Для того чтобы в правой части, как и в левой, было два атома Оксигена, поставим перед формулой воды коэффициент 2:

Теперь атомов Гидрогена в правой части стало четыре. Чтобы такое же количество атомов Гидрогена было и в левой части, запишем перед формулой водорода коэффициент 2. Получаем химическое уравнение:

Таким образом, чтобы преобразовать схему реакции в химическое уравнение, нужно сопоставить количества атомов каждого элемента в левой и правой частях схемы, подобрать (в случае необходимости) коэффициенты для каждого исходного вещества и продукта реакции, записать их перед соответствующими химическими формулами и заменить стрелку на знак равенства.

Возможно, кто-то из вас составит уравнение

В нем левая и правая части содержат одинаковые количества атомов каждого элемента, но все коэффициенты можно уменьшить, разделив на 2. Это и следует сделать.

УПРАЖНЕНИЕ. Преобразовать схему реакции

в химическое уравнение.

Решение

Сравниваем количества атомов Алюминия, Гидрогена, Сульфура, записанные в обеих частях схемы реакции. В левой части схемы имеется один атом Алюминия, а в правой — два. Запишем перед формулой металла коэффициент 2:

Атомов Сульфура справа от стрелки в три раза больше, чем слева. Поставим в левой части схемы перед формулой соединения Сульфура коэффициент 3:

Теперь слева количество атомов Гидрогена увеличилось до шести (3 · 2 = 6), а в правой части таких атомов только два. Для того чтобы и справа их было шесть, запишем перед формулой водорода коэффициент 3:

Сопоставим количество атомов Оксигена в обеих частях схемы. Они одинаковы: 3 · 4 = 4 · 3. Заменим стрелку на знак равенства и получим химическое уравнение:

ВЫВОДЫ

Химические реакции записывают с помощью схем реакций и химических уравнений.

Схемы реакций содержат формулы реагентов и продуктов, а химические уравнения, как правило, — еще и коэффициенты.

Химическое уравнение соответствует закону сохранения массы веществ Ломоносова — Лавуазье: масса веществ, вступивших в реакцию, равна массе веществ, образовавшихся в результате реакции.

Атомы химических элементов во время реакций не возникают и не исчезают.

139. Чем отличается химическое уравнение от схемы реакции?

140. Допишите пропущенные коэффициенты в химических уравнениях:

141. Преобразуйте в химические уравнения такие схемы реакций:

142. Составьте формулы продуктов реакций и соответствующие химические уравнения:

143. Вместо точек запишите формулы простых веществ и составьте химические уравнения:

Примите во внимание, что бор и углерод состоят из атомов, фтор, хлор, водород и кислород — из двухатомных молекул, а фосфор (белый) — из четырехатомных молекул.

144. Прокомментируйте дополнительные обозначения в схемах реакций и составьте соответствующие химические уравнения:

145. Какая масса негашеной извести была получена при длительном прокаливании 25 г мела, если, кроме извести, образовалось 11 г углекислого газа?

 

Это материал учебника Химия за 7 класс Попель